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Professora: Érica Cristine Curso: Engenharia Ambiental e de Alimentos UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE.

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1 Professora: Érica Cristine Curso: Engenharia Ambiental e de Alimentos UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar Unidade Acadêmica de Ciências e Tecnologia Ambiental Fenômenos de Transporte I Aula teórica 06 1

2 Começa hoje!!! 2 UNIDADE 2 – ESTÁTICA DOS FLUIDOS (FLUIDOS EM REPOUSO)

3 HIDROSTÁTICA Estudo dos fluidos em repouso, a partir dos seus princípios podemos: Calcular forças sobre objetos submersos Desenvolver instrumentos para medir pressões Deduzir propriedades da atmosfera e dos oceanos Determinar forças desenvolvidas por sistemas hidráulicos em aplicações como prensas industrais ou freios de automóveis 3

4 HIDROSTÁTICA Apesar de ser uma disciplina muito antiga, ainda há novidades e novas aplicações sendo desenvolvidas nesta área. Como a roda de Falkirk, na Escócia, dispositivo usado para mover um barco de um nível de água para outro. 4 Vamos ver isso quando estivermos estudando o PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES

5 Princípio de Pascal “A pressão em torno de um ponto fluido contínuo, incompressível e em repouso é igual em todas as direções, e ao aplicar-se uma pressão em um de seus pontos, esta será transmitida integralmente a todos os demais pontos” 5 Enunciada em 1620 por Blase Pascal

6 Princípio de Pascal “A pressão em torno de um ponto fluido contínuo, incompressível e em repouso é igual em todas as direções, e ao aplicar-se uma pressão em um de seus pontos, esta será transmitida integralmente a todos os demais pontos.” 6 Vasos comunicantes. Colunas de um mesmo fluido e com a mesma altura possuem a mesma pressão.

7 Princípio de Pascal “A pressão em torno de um ponto fluido contínuo, incompressível e em repouso é igual em todas as direções, e ao aplicar-se uma pressão em um de seus pontos, esta será transmitida integralmente a todos os demais pontos.” 7 Um acréscimo de pressão é sentido em todas as paredes do reservatório da mesma forma.

8 Princípio de Pascal Apesar de ter sido enunciada em 1620, foi neste século que ela passou a ser usada industrialmente, principalmente em sistemas hidráulicos Os fluidos hidráulicos são praticamente incompressíveis, e possuem uma grande vantagem na transmissão da força, como demonstra a lei de Pascal 8 SÓLIDOFLUIDO

9 Princípio de Pascal 9

10 10 Como funciona o sistema de freios do automóvel? Quando o motorista pisa no pedal do freio, provoca uma pressão que atua sobre um compartimento com óleo. A pressão se transmite por todo o óleo, inclusive dentro de um sistema de tubos que vai agir sobre as rodas do carro, travando-as. Faltando óleo no sistema de freios, o carro não pára, por isso, é importante a verificação do nível de óleo dos automóveis.

11 Princípio de Pascal 11 Como funciona o macaco hidráulico? A força aplicada em A1 é transmitida ao longo do fluido até atingir A2. Mas, como A2 é muito maior do que A1, para que a pressão se mantenha constante na mesma horizontal, é aplicada uma força em A2 muito maior do que a força aplicada em A1, capaz de elevar o automóvel

12 Lei de Stevin “A pressão num líquido em repouso aumenta proporcionalmente à profundidade, sendo a constante de proporcionalidade igual ao peso específico do fluido” 12

13 Lei de Stevin 13

14 OU SEJA 14 Princípio de Pascal  A pressão é sempre a mesma em qualquer ponto de um mesmo líquido na direção x Lei de Stevin  A pressão em um líquido aumenta proporcionalmente com a profundidade na direção y

15 Pressão absoluta e pressão relativa A pressão é uma grandeza escalar que pode ser medida em relação a qualquer referência arbitrária Duas referências são adotadas na medida de pressões: 15 O vácuo absoluto (zero) A pressão atmosférica local \ \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ Pressão absoluta Pressão relativa (efetiva)

16 Pressão absoluta e pressão relativa 16 p abs = p atm +p rel

17 Pressão absoluta e pressão relativa 17

18 Pressão atmosférica normal 18 Pressão média ao nível do mar (absoluta) Patm = 1 atm 760 mmHg 10,34 m.c.a 33,91 ft. H20 29,92 inHg 2116 lb/ft² 14,7 psi

19 Pressão atmosférica 19 Apesar de ser válida apenas para fluidos incompressíveis e de o ar atmosférico ser considerado compressível, na porção mais inferior da atmosfera, a troposfera, a lei de Stevin pode ser utilizada para estimativa da pressão atmosférica em diferentes altitudes. Ex.: estimar a pressão atmosférica à altitude de m. Solução: Sabemos que a pressão atmosférica normal do ar vale N/m² e seu peso específico é dado por 11,77 N.m³ Logo: p = patm – γ.h = – (11,73 x 3000) = N/m²

20 Pressão atmosférica 20 O instrumento utilizado para medir a pressão atmosférica é o barômetro de mercúrio, inventado por Evangelista Torricelli em 1643 Se estiver no nível do mar  h HG = 760 mmHg Em São Paulo, por exemplo, com uma altitude de 820 m, a coluna mede 690 mmHG

21 Pressão atmosférica 21 Altitude (m) Pressão atmosférica (mmHg) Altitude (m) Pressão (mmHg)

22 Outras curiosidades sobre pressão: 22 Quando você toma um refrigerante em um copo com um canudo, porque o líquido sobe pelo canudo? Quando se puxa com a boca o ar de um canudinho, a pressão diminui no interior do canudo, pois o ar que permanece se espalha e isso faz com que a pressão dentro do canudo fique menor. Então como a pressão atmosférica no líquido não se modificou, ela empurra o líquido para dentro do canudo.

23 23 Então, o que acontece se usarmos dois canudos, um dentro e um fora do líquido? Se a extremidade de um dos canudos está fora do líquido, a pressão nesta região é a da atmosfera; a tentativa de diminuir a pressão no interior do canudo imerso no líquido tem como único resultado fazer com que o ar entre pelo outro canudo, mantendo a pressão inalterada. Se não há diferença de pressão entre a parte externa do líquido e o interior da boca, então este não sobe!. Outras curiosidades sobre pressão:

24 24 Outras curiosidades sobre pressão: Se você encher um copo de água e colocar um papel tampando sua boca e emborcar o copo de cabeça para baixo, o papel não cairá, segurando a coluna de água dentro do copo. Isso acontece porque a pressão atmosférica é maior que a pressão da coluna de água, fazendo com que surja uma força vertical para cima que sustenta o papel.

25 25 Por que motivo é melhor fazermos dois furos nas latas de óleo ou de azeite ? Porque o ar entra por um dos furos e pressiona o líquido para que saia através do outro furo. Se você fizer um furo apenas, acontecerá a mesma coisa que aconteceu com o copo de água na experiência anterior. A pressão atmosférica sendo maior que a coluna de azeite dentro da lata, não deixará o azeite escoar. Outras curiosidades sobre pressão:

26 26 Outras curiosidades sobre pressão: Você sabe como é aplicada a anestesia peridural? A anestesia peridural consiste em injetar líquido anestésico numa região próxima à medula espinhal do paciente. Nesta região a pressão é menor que a pressão atmosférica. Para procurar a região exata, o anestesista introduz uma agulha com uma seringa, sem anestésico e com o êmbolo na posição “A” da figura, até que o êmbolo seja sugado espontaneamente. Isto acontece porque a agulha, ao encontrar uma região de menor pressão, a pressão no interior da seringa irá diminuir. Sendo assim, a pressão atmosférica irá empurrar o êmbolo

27 27 Outras curiosidades sobre pressão: Como é possível que o nosso corpo não seja amassado pela pressão atmosférica, já que ela é tão grande ? Porque o ar penetra no pulmão e faz pressão de dentro para fora igual à pressão de fora para dentro. A roupa do astronauta é capaz de criar uma pressão interna artificial, impedindo que o corpo do astronauta se despedace atraído pelo vácuo do espaço.


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